受化石能源資源有限性和氣候變化等環(huán)境問題的影響，加快開發(fā)利用可再生能源已成為國際社會的共識。可再生能源具有資源潛力大、對環(huán)境影響小并可永續(xù)利用的特點。但同時還具有能量密度低、存在間歇不連續(xù)等問題。
如何破解可再生能源的不連續(xù)性與能源需求連續(xù)性之間的矛盾，這是推動可再生能源大規(guī)模發(fā)展的核心問題。為了不斷擴大可再生能源的利用規(guī)模，在加強科技創(chuàng)新、促進技術進步的同時，必須轉變思路，加快建立適應可再生能源發(fā)展的政策體系和電力系統。
加快開發(fā)和應用儲能技術，推動可再生能源規(guī)模化發(fā)展
促進可再生能源規(guī)模化發(fā)展必須解決好兩個方面的問題；一是要把可再生能源轉化成符合要求的電力；二是可再生能源發(fā)出的電力必須與用戶的電力需求相平衡，這是由電力供需的瞬時平衡特性決定的。可再生能源是自然界客觀運行產生的能量，是人為不能調控的，如風能和太陽能等，都具有不可控制和間歇隨機的特點，往往在用電低谷的時候發(fā)電量大，而在需要用電的時候又發(fā)不出電來。
如果要大規(guī)模開發(fā)利用具有隨機間歇特性的可再生能源，必須采取技術措施解決可再生能源發(fā)電的不連續(xù)性與用電需求連續(xù)性之間的問題。
從目前來看，加快開發(fā)和推廣大容量儲能技術是促進規(guī)模化開發(fā)利用可再生能源的重要措施。長期以來，建設的抽水蓄能電站，是目前電力系統中最成熟和應用最廣泛的大容量儲能技術，也是以電站方式管理的儲能技術。隨著可再生能源發(fā)電比重的增加，僅靠抽水蓄能電站還不夠，還應重視分布式儲能技術的應用。分布式儲能技術的應用，一是在發(fā)電側，主要是在風電和太陽能電站內配置必要的儲能容量，用于調節(jié)風電和太陽能電站的發(fā)電出力特性，使其較好地適應用電負荷變化需要，減少風電、太陽能發(fā)電隨機間歇性對電力系統的影響；二是在用戶側，在包括居民在內的所有電力用戶中，都配置必要的儲能設施，用于調節(jié)用電的不平衡性，使用電特性盡可能做到平穩(wěn)，以減少用電變化對電力系統的影響。
可以設想，今后每個電力用戶包括家庭電力用戶都是一個可獨立運行的電力系統，它的電源就是儲能設備，如各類電池等，它與大電力系統聯網運行，在用電負荷低谷時可向儲能設備進行充電，在用電負荷高峰時段儲能設備可為用戶提供電力，使用戶的用電特性盡可能平穩(wěn)，特別是在發(fā)生故事時還可以獨立運行，能有效提高電力系統供電的安全性和可靠性。這實際就是智能電網的發(fā)展目標。
這種設想在電力系統中配置儲能設施的做法，必須建立在儲能技術經濟可行的基礎上。目前，還沒有可以大規(guī)模推廣應用的儲能技術，這是今后需要努力攻克的技術，同時也蘊藏著巨大的發(fā)展商機。
更新觀念推動轉型，構建以可再生能源為主的能源體系
在目前全球每年160多億噸標煤的能源消費總量中，90%為煤炭、石油、天然氣等化石能源。以化石能源為主的能源供給體系在為人類帶來空前文明的同時，也帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，除了化石能源資源問題處，最主要的就是氣候變化問題。
理論和實踐都證明，氣候變化與人類活動密切相關，特別是與化石能源大量燃燒排放的二氧化碳等溫室氣體有關。因此，世界各國都把開發(fā)利用可再生能源作為減少化石能源消費、應對氣候變化的重要措施。今后20-50年將是能源轉型的重要時期，轉變的目標和方向就是由碳含量低的能源替代碳含量高的能源，由可再生能源替代化石能源，并最終實現由化石能源向可再生能源的轉變，進入低碳能源或無碳能源新時代。
要實現能源轉型，就必須在發(fā)展思路和管理理念上逐步進行調整。例如燃煤火電的年利用小時數問題，過去，我們長期處于缺電狀態(tài)，火電的年利用小時很高，有些機組甚至達到7000到8000小時，并認為低于5000小時電力就過剩了，就不應該再建新的電廠了。對于可再生能源發(fā)電，包括水電、風電、太陽能發(fā)電在內，其設備年利用小時數都不會太高，從目前來看，水電平均在3000小時左右，風電平均在2000小時左右，太陽能發(fā)電平均在1000小時左右。特別是受自然特性的影響，風電、太陽能發(fā)電容量都不能作為有效容量看待，其在電力系統中的作用主要是提供電量，用來替代火電發(fā)電量，節(jié)約化石能源資源。
如以這樣的觀點來觀察和思考未來的電力系統，未來電力系統的電力負荷應由常規(guī)能源發(fā)電機組來滿足，電力系統的用電量由常規(guī)能源發(fā)電機組和可再生能源發(fā)電機組提供，并要優(yōu)先利用可再生能源發(fā)電量。隨著電力系統中可再生能源發(fā)電量比重的增加，常規(guī)能源的發(fā)電利用小時數就會減少。
由此展望未來能源系統，應是以可再生能源為主體、以常規(guī)能源為補充的能源體系。按目前的技術來看，未來的電力系統，應是以核電提供主要基荷，以可再生能源提供系統主要電量，以水電和抽水蓄能電站提供運行調節(jié)，以化石能源發(fā)電為補充，具有智能化特征的電力系統。為實現這樣的轉變，應按照這樣的思路和目標加強技術創(chuàng)新和工程示范，積極推動能源系統的轉型。
加快推進改革，構建利于可再生能源發(fā)展的現代電力系統
目前電力系統主要以集中大型電站為主，電力的流向也是固定的，即發(fā)電廠發(fā)電經升壓后送往用電地區(qū)，再逐級降壓至用戶需要的電壓等級，以滿足用戶的電力需要。電力系統的特點是發(fā)電站數量較少，電力用戶數量很多，電力系統管理者根據用電負荷的需要調度發(fā)電站，要求發(fā)電站增加發(fā)電容量或減少發(fā)電容量，以保持電力系統的供需平衡，確保電力系統的安全可靠運行。
可再生能源的特點是資源分布廣，能源密度低，更適宜于小規(guī)模分散開發(fā)和利用。比如太陽能資源到處都有，都可建太陽能發(fā)電設施，裝機規(guī)模可大可小；生物質資源也很分散，也適宜建設小型發(fā)電設施，如目前的沼氣發(fā)電和氣化發(fā)電。從發(fā)展趨勢來看，只要資源和條件允許，電力用戶未來都有可能安裝小型發(fā)電系統，在城市的建筑屋面和空閑場地、農村的荒山荒坡和農民的房前屋后等地方，都可以建設光伏發(fā)電站。我國如果人均建設1個千瓦的光伏發(fā)電，全國總計就會超過10多億千瓦，而每千瓦光伏發(fā)電系統僅需安裝幾平方米的太陽能電池板。德國目前的太陽能光伏發(fā)電已達到2500多萬千瓦。
可以設想，今后的電力系統會像今天的互聯網絡，電力用戶都會安裝必要的發(fā)電設施，電力用戶同時也是發(fā)電商，既可以從電網得到電力，也可以向電網輸送電力，形成以分布式發(fā)電為特征的新型電力系統。
然而，目前我國分布式發(fā)電受到嚴重制約。這固然有技術方面的問題，但更多的是政策問題和電力管理體制問題。
要促進分布式可再生能源發(fā)電的發(fā)展，必須在電價政策和電力管理進行改革。一是要明確支持分布式能源發(fā)電發(fā)展的上網電價政策，形成鼓勵千家萬戶建設分布式能源發(fā)電的政策體系；二要形成可再生能源發(fā)電自由上網的電力管理體制，實施輸電、配電、供電三者利益相分離的管理體制，輸電和配電企業(yè)為公用事業(yè)單位，按過網的電量收取過網費用，輸送的電量越多，收取的費用就越多，得到的利益也越多。把供電環(huán)節(jié)放開經營，鼓勵有實力企業(yè)參與供電環(huán)節(jié)的經營，通過市場競爭的方式提高電力服務水平，形成有利于分布式可再生能源發(fā)展電力管理體制。
國內外的實踐證明，增加可再生能源發(fā)電在電力結構中的比重，從技術上講是不會有制約的，不會因為可再生能源比重大而影響電力系統的安全運行。但增加可再生能源發(fā)電會在經濟上會付出更多的代價，要求電力系統有更多的發(fā)電備用容量，電網輸送能力也要更大些，電網結構更堅強些，整個電力系統發(fā)電設備利用小時會降低，電力系統運行管理的要求會更高，電力用戶也需承擔更高的電價。也就是說要開發(fā)利用可再生能源，走可持續(xù)發(fā)展的低碳能源之路，需要付出更多的經濟代價。
從目前能源技術和管理來看，要推動可再生能源發(fā)展，必須解決好可再生能源發(fā)電與現代電力系統的融合問題，要根據可再生能源的特點，構建適應可再生能源發(fā)展的新的電力系統，既要保障電力系統的安全可靠運行，又要充分發(fā)揮可再生能源清潔環(huán)保的作用，積極推動能源體系由以化石能源為主向以可再生能源為主的轉變。 (作者系國家能源局新能源和可再生能源司副司長、高級工程師)